Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.2011.044
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

ESTUDO DO MECANISMO DE CLOGGING NA REGIÃO DA VÁLVULA TAMPÃO EMPREGANDO CFD

INVESTIGATION OF CLOGGING MECHANISM IN THE STOPPER ROD REGION EMPLOYING CFD ANALYSIS

Contini, André Carlos; Morales, Bayard Beling; Trindade, Leonardo Barboza; Vilela, Antônio Cezar F.

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Resumo

A deposição de inclusões (clogging) na válvula submersa e na válvula tampão do distribuidor é um problema que pode ocorrer em todas as aciarias, provocando a interrupção de veios, desestabilização da operação e aumento nos custos. Este trabalho pretende avaliar a influência do escoamento do aço líquido na deposição de inclusões de alumina na válvula tampão. Para isso, é empregado um modelo fluidodinâmico computacional para caracterizar o escoamento do aço na região da válvula tampão. Para o cálculo foi construída uma geometria tridimensional da região próxima à sede. A solução do escoamento e a previsão da deposição de inclusões foram implementadas usando uma formulação euleriana e o modelo lagrangeano, respectivamente. São avaliadas diferentes aberturas da válvula para visualizar o comportamento do aço e relacioná-lo à taxa de deposição de inclusões. Consegue-se observar que ocorre uma recirculação na ponta do tampão e que está relacionada com a abertura da válvula. Observa-se que, quanto maior a abertura da válvula, menor é a taxa de deposição de inclusões.

Palavras-chave

Lingotamento contínuo de aço, Válvula tampão, Clogging, CFD

Abstract

Inclusions deposition on stopper rod and submerged entry nozzle is a problem which may occur in every steel plant, leading to casting interruption, operational instabilities and increase in costs. This paper seeks to analyze the influence of molten steel flow pattern on alumina inclusions deposition at stopper rod. A computational fluid dynamical model is employed in order to characterize the flow in that region. A 3–dimensionalgeometry of the nozzle region was built. Molten steel flow and inclusions deposition are computed through eulerian and lagrangian approaches, accordingly. Different nozzle openings are evaluated in order to visualize the steel flow and to relate alumina deposition rate with it. The results show that there is a recirculation that occurs in the stopper rod tip and it is related to the nozzle openings. It is seen that larger nozzle openings tends to lower the inclusions deposition rate.

Keywords

Continuous casting of steel, Stopper rod, Clogging, CFD

Referências

1 RACKERS, K.; THOMAS, B.G. Clogging in continuous casting nozzles. In: STEELMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS, 78., 1995, Nashville. Proceedings… Warrendale, PA: Iron and Steel Society, 1995. p. 723-34.

2 BAI, H.; THOMAS, B.G. Effects of clogging, argon injection and casting conditions on flow rate and air aspiration in submerged entry nozzles. In: STEELMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS, 83., 2000, Pittsburg, PA. Proceedings… Warrendale, PA: Iron and Steel Society, 2000. p. 183-97.

3 SINGH, S.N. Mechanism of alumina buildup in tundish nozzles during continuous casting of aluminum-killed steels. Metallurgical Transactions, v. 5, n. 10, p. 2165-78, 1974. http://dx.doi.org/10.1007/BF02643930

4 WILSON, F. G. et al. Effect of fluid flow characteristics on nozzle blockage in aluminium-killed steels. Ironmaking and Steelmaking, v. 14, n. 6, p. 296-309, 1987.

5 DAWSON, S. Tundish nozzle blockage during the continuous casting of aluminum-killed steel. In: STEELMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS, 73., 1990, Detroit. Proceedings… Warrendale, PA: Iron and Steel Society, 1990. p. 15-31.

6 BOLGER, D. Stopper rod and submerged nozzle design and operation in continuous casting. STEELMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS, 77., 1994, Chicago. Proceedings… Warrendale, PA: Iron and Steel Society, 1994. p. 531-7.

7 KLOSTERMANN, J.; CHAVES, H.; SCHWARZE, R. Investigation of the gas-liquid flow in a stopper rod controlled SEN. Steel Research International, v. 78, n. 8, p. 595-601, 2007.

8 SILVA JUNIOR, W. G. Verificação do efeito de injeção de gás através de válvulas submersas multiporos sobre a lingotabilidade e limpeza do aço. 2009. 114 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Metalúrgica) − Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2009.

9 CONTINI, A.C.; MORALES, B. B.; TRINDADE, L. B.; VILELA, A. C. F. Estudo do mecanismo de clogging do ponto de vista fluidodinâmico na região da válvula tampão através da ferramenta de CFD. In: SEMINÁRIO DE ACIARIA INTERNACIONAL, 40., 2009, São Paulo, ABM, 2009.

10 BANNENBERG, N. Inclusion modification to prevent nozzle clogging. In: STEELMAKING CONFERENCE PROCEEDINGS, 78., 1995, Nashville. Proceedings… Warrendale, PA: Iron and Steel Society, 1995, p. 457-63.

11 MENTER, F. R. Zonal two-equation k-ω turbulence model for aerodynamic flows. In: FLUID DYNAMICS, PLASMADYNAMICCS, AND LASERS CONFERENCE, 23., 1993, Orlando, FL. Reston, VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1993. Paper 1993-2906.

12 AEA TECHNOLOGY. CFX-11.0 Solver manual. Washington, DC, 2007.

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